A11神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎 成就蘋果AI的巨大飛躍

　　伴隨著蘋果全新一代iPhone智能手機(jī)iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X的發(fā)布，所有最初我們想了解的任何信息現(xiàn)在幾乎都已一清二楚，包括零售價(jià)格、全新命名、機(jī)型數(shù)量，還有諸多最新功能等等，其實(shí)大多數(shù)信息在發(fā)布會(huì)之前就已經(jīng)被爆料出來了。盡管如此，iPhone X、面部識(shí)別技術(shù)，以及AR現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)這些新特性，依然十分引人注目。

　　不過，有一項(xiàng)可能蘋果在發(fā)布會(huì)上或宣傳中沒有著重提及的特征，可能很多人忽視了它的存在，那就是強(qiáng)大的AI人工智能特性。

　　蘋果新發(fā)布的三款機(jī)型均搭載了全新的移動(dòng)芯片A11仿生，蘋果表示A11仿生是iPhone上有史以來最強(qiáng)大、最智能的芯片。關(guān)于“最強(qiáng)大”這一點(diǎn)，通過昨天的Geekbench 4官方提供的基準(zhǔn)測試數(shù)據(jù)我們已經(jīng)了解到， A11定制的6核心CPU性能在移動(dòng)領(lǐng)域已無敵手，全面領(lǐng)先市面上一切Android旗艦智能手機(jī)，與驍龍835比單核領(lǐng)先超過110%，多核也有55% 左右的領(lǐng)先。

　　其實(shí)A11性能領(lǐng)先早已經(jīng)是可以預(yù)料到的事情，不過“最智能”又在哪里呢?其實(shí)這與A11集成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎有非常大的關(guān)系。雖然蘋果發(fā)布會(huì)這部分基本一筆帶過，而且宣傳低調(diào)，但不可否認(rèn)的是，A11仿生成為了蘋果第一枚神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的SoC移動(dòng)芯片，其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎就是專門用于運(yùn)行AI人工智能的處理單元，為此蘋果在A11的命名上通過“仿生”特別突出了AI技術(shù)特征。

　　與 AI人工智能發(fā)展相沖突的隱私保護(hù)

　　在討論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎之前，我們先來說說蘋果 AI人工智能的進(jìn)程。眾所周知，蘋果是一家極其注重隱私的公司，之前很多例子已經(jīng)足夠證明這點(diǎn)。庫克甚至一直對(duì)外宣稱，蘋果的保密性比美國 CIA還要高。

　　因此大量分析認(rèn)為，正是隱私保護(hù)情節(jié)的阻礙讓蘋果失去了對(duì) AI人工智能的主動(dòng)權(quán)，最終導(dǎo)致今天在 AI人工智能競賽中的落伍。蘋果不僅在讓設(shè)備更具人性化這方面落后于其他的科技巨頭，而且在人工智能云計(jì)算方面的地位也很低，長期處于邊緣化。為何這么說呢?

　　深度學(xué)習(xí)是 AI人工智能的一個(gè)分支學(xué)科，通常需要收集大量數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)聚合在云端，以便于深度了解，獲得洞察力，但這些做法與蘋果在數(shù)據(jù)保護(hù)上的嚴(yán)格立場不一致。蘋果在 iOS 系統(tǒng)的 FaceTime 和 iMessage 應(yīng)用中，使用的是端到端加密技術(shù)，并沒有對(duì)用戶的任何個(gè)人資料或信息進(jìn)行維護(hù)或管理，這也與蘋果對(duì)消費(fèi)者數(shù)據(jù)保護(hù)的堅(jiān)定觀點(diǎn)保持一致。

　　雖然蘋果的立場值得稱贊，但是卻讓自身的 AI 發(fā)展難以前行，因?yàn)樘O果自己也收集不到推進(jìn)其 AI 人工智能發(fā)展所需的大數(shù)據(jù)，直到現(xiàn)在依然如此。

　　AI 的全新開始，并非重新開始

　　在今天移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代數(shù)據(jù)爆炸，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)讓 AI 人工智能變得越來越好用。雖然很多移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)可以在云計(jì)算中得到更深入的分析，因?yàn)橛欣?Google TPU，NVIDIA Volta 這種強(qiáng)大的 AI 運(yùn)算解決方案。但問題是，數(shù)據(jù)需要花費(fèi)一定時(shí)間才能到達(dá)云端，而蘋果考慮隱私不會(huì)將數(shù)據(jù)傳到云端，因此讓一款移動(dòng)設(shè)備提供略微接近云硬件的計(jì)算性能相當(dāng)用必要。

　　蘋果在發(fā)布會(huì)上解釋稱，有一種 AI 人工智能叫作機(jī)器學(xué)習(xí)，即讓設(shè)備通過觀察的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，一枚移動(dòng) SoC 芯片中，應(yīng)該有專門負(fù)責(zé)虛擬神經(jīng)元和深度學(xué)習(xí)的 AI 處理單元，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎就是專為機(jī)器學(xué)習(xí)而開發(fā)的硬件，它不僅能執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所需的高速運(yùn)算，而且具有杰出的能效。

　　簡而言之，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎能夠擔(dān) CPU 和 GPU 的任務(wù)，大幅提升芯片的運(yùn)算效率，以更少的能耗更快的完成更多任務(wù)。在 A11仿生中，蘋果自家的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎采用雙核設(shè)計(jì)，兩個(gè)核心專為 AI 人工智能特定的機(jī)器學(xué)習(xí)算法而設(shè)計(jì)的，實(shí)時(shí)處理過程中，每秒運(yùn)算次數(shù)最高可達(dá)6000億次。

　　蘋果表示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在 CPU 主處理單元或 GPU 圖形處理單元上運(yùn)行，但對(duì)于這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型的編程模型，利用針對(duì)這些應(yīng)用的定制芯片，在執(zhí)行相同任務(wù)時(shí)，它將比使用圖形引擎更加節(jié)能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的神秘之處在于，它能夠處理矩陣乘法和浮點(diǎn)處理的能力，分擔(dān) CPU 和 GPU 之外的特定任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了硬件性能大幅改善。

　　其實(shí)蘋果很早就十分清楚移動(dòng) AI 處理單元的趨勢。幾天前，蘋果硬件技術(shù)高級(jí)副總裁斯強(qiáng)尼·斯洛基接受采訪時(shí)表示，3年前發(fā)布搭載 A8芯片的 iPhone 6時(shí)，蘋果就已經(jīng)在開發(fā) A11仿生芯片了，然而三年前移動(dòng)行業(yè)關(guān)于 AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)的話題還不多。斯強(qiáng)尼·斯洛基特別強(qiáng)調(diào)，“內(nèi)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎是蘋果在3年打的一個(gè)賭。”

　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎服務(wù)于現(xiàn)在和未來

　　蘋果稱，有了“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎服”的 A11 變得十分智能，因?yàn)槟軌虬言贫嘶诖髷?shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練成型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)绞謾C(jī)中，與本地的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎結(jié)合提供完整的 AI 知識(shí)和能力。而對(duì)于本地的 AI 人工智能處理，目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎已勝任諸多任務(wù)，包括更智能的夠識(shí)別人物、地點(diǎn)和物體，為“面容 ID”和“動(dòng)話表情”等創(chuàng)新的功能提供強(qiáng)大的性能等等。

　　其中對(duì)于 iPhone X 的“面容 ID”就運(yùn)用到了智能面部識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)這些 AI 人工智能技術(shù)。其原深感攝像頭系統(tǒng)，通過泛光感應(yīng)元件會(huì)借助不可見的紅外光線，來“照亮”識(shí)別人的臉，然后點(diǎn)陣投影器將30000 多個(gè)肉眼不可見的光點(diǎn)投影在人臉部，繪制出精確細(xì)致、獨(dú)一無二的深度面譜，而紅外攝像頭會(huì)探測點(diǎn)陣反射的細(xì)微變化，讀取點(diǎn)陣圖案，捕捉它的紅外圖像數(shù)據(jù)。

　　關(guān)鍵是，被捕捉到的這些非常精確的紅外圖像和點(diǎn)陣圖案的深度數(shù)據(jù)，將會(huì)被發(fā)送至 A11 仿生這枚芯片中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)建臉部的數(shù)學(xué)模型，再將這些精準(zhǔn)繪制面譜的數(shù)據(jù)發(fā)送至安全隔區(qū)，以確認(rèn)數(shù)據(jù)是否匹配。蘋果從來不會(huì)將生物識(shí)別的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，面容 ID 功能的面譜數(shù)據(jù)同樣如此。

　　與此同時(shí)，面容 ID 功能在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的 AI 人工智能技術(shù)下，就算人臉的樣貌隨著時(shí)間而改變，也能隨之進(jìn)行調(diào)整適應(yīng)，哪怕是化妝、卸妝、戴上眼鏡、帽子或留起胡須時(shí)也能一眼認(rèn)出。一般使用照片或面具這種欺騙性手段來破解面容 ID，在 AI 技術(shù)下基本是不可能的事情。

　　AI 技術(shù)除了服務(wù)于面容 ID 之外，新一代 iPhone 的相機(jī)系統(tǒng)也受益于此。例如人像模式自拍現(xiàn)在有了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的 AI 技術(shù)加持，景深虛化效果更加突出，而且所延伸出的“人像光效”這一特性，也利用到了 AI 復(fù)雜的算法，計(jì)算出容貌特征會(huì)怎樣受到光線影響，利用數(shù)據(jù)創(chuàng)造出色的光效。至于“動(dòng)話表情”，AI 技術(shù)能夠讓捕捉到的運(yùn)動(dòng)更準(zhǔn)確的分析肌肉運(yùn)動(dòng)，以便于重現(xiàn)神態(tài)。

　　當(dāng)然了，A11 的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎是是蘋果 AR 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)和 Siri 私人助理的核心，而且未來還將運(yùn)用到更多方面，并擴(kuò)展到更多蘋果生態(tài)的領(lǐng)域當(dāng)中，包括醫(yī)療健康相關(guān)應(yīng)用、無人駕駛汽車系統(tǒng)、Apple Watch、Apple TV 和 HomePod 音箱等，讓更多原本生硬的設(shè)備也能采用與人類同樣的方式進(jìn)行交互，變得真正會(huì)思考。

　　注重隱私的情況下，蘋果 AI 將持續(xù)進(jìn)步?

　　蘋果是手機(jī)行業(yè)最早踏入 AI 人工智能領(lǐng)域廠商之一，早在2011 年就已經(jīng)在 iPhone 當(dāng)中首度集成 Siri 智能助理，為其提供相應(yīng)的語音識(shí)別支持。A11 仿生芯片的亮相是蘋果在 AI 人工智能領(lǐng)域的又一大動(dòng)作，其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎標(biāo)志著全新的開始。盡管蘋果??AI 人工智能目前仍落后于其他競爭對(duì)手，但利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎這種新的方式，蘋果可以做到不侵犯用戶隱私的情況下加速發(fā)展。

　　A11 仿生芯片集成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，主要針對(duì)本地大量的數(shù)據(jù)處理，配合芯片本身強(qiáng)勁的處理能力，大幅提升認(rèn)知能力，為用戶本地提供最直達(dá)的服務(wù)，隱私數(shù)據(jù)本地處理的安全性毋庸置疑。而在本地 AI 處理能力強(qiáng)勁的情況下，還能配合發(fā)展多年的云端 AI 數(shù)據(jù)協(xié)同展開，進(jìn)一步為設(shè)備提供完整的、高效的體驗(yàn)。

　　無論如何，在移動(dòng) SoC 集成 AI 人工智能處理單元這一全新模式上，蘋果比其他競爭對(duì)手有更大的優(yōu)勢，重點(diǎn)就是蘋果行業(yè)標(biāo)桿的軟硬結(jié)合實(shí)力以及成熟的生態(tài)圈。很多基于 AI 計(jì)算的功能，如面部識(shí)別、文本分析和語音識(shí)別等功能，開發(fā)者能夠更迅速的將其運(yùn)用到 app 里無縫切換于 CPU 和 GPU 之間，以提供最強(qiáng)的性能和效率。

　　同時(shí)，得益于龐大的生態(tài)圈和設(shè)備技術(shù)，一旦完成一項(xiàng)應(yīng)用，便可迅速增殖到每一款 iOS 設(shè)備上，擴(kuò)大適用范圍，利用 AI 進(jìn)一步體現(xiàn)出蘋果獨(dú)一無二的產(chǎn)品體驗(yàn)。蘋果表示，“iPhone X 解鎖了 iPhone 的下一個(gè)十年”，相信除了全面屏和面容 ID 之外，AI 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎也將會(huì)是其中的關(guān)鍵點(diǎn)之一。